计算机网络-3

1.

数据链路层解决哪几个问题
- 在计算机网络中，数据链路层解决的三个主要问题是：
  - 封装成数据帧
    
    在数据链路层中，封装成数据帧是指将来自网络层的数据添加帧头和帧尾，形成一个完整的帧。
    
    帧头中包含了帧的控制信息，例如帧的长度、发送端和接收端的地址等。数据是帧中的数据部分。帧尾用于标识帧的结束。
    
    封装成数据帧的主要目的是：
    
    在传输过程中，帧头和帧尾可以帮助接收端识别帧的起始位置和结束位置，从而进行帧的解封装。
    
    帧头中的控制信息可以帮助数据链路层进行差错检测、多路访问控制等功能。
    
    数据链路层的帧格式通常由以下几个部分组成：
    
    帧头：帧头包含了帧的控制信息，例如帧的长度、发送端和接收端的地址等。
    
    数据：数据是帧中的数据部分。
    
    帧尾：帧尾用于标识帧的结束。
    
    帧头和帧尾的长度通常是固定的，而数据的长度则可以根据需要进行调整。
    
    数据链路层的帧格式通常由数据链路层协议定义。常见的帧格式包括以太网帧、令牌环帧和帧中继帧等。
    
    帧的封装和解封装：数据链路层将来自网络层的数据进行封装，形成帧，然后将帧发送到物理层。接收端的数据链路层则将帧从物理层接收，并进行解封装，得到来自网络层的数据。
  - 差错检验（循环冗余码检验CRC）
    
    在数据链路层中，差错检验是指在数据传输过程中，检测数据是否发生错误的技术。常用的差错检验技术包括循环冗余校验（CRC）和比特反转检测（BIT）等。
    
    循环冗余校验（CRC）是数据链路层中使用最广泛的差错检验技术。CRC 的工作原理是：
    
    发送端在数据末尾添加一个固定长度的校验码。
    
    校验码是根据数据和一个生成多项式计算得出的。
    
    接收端使用相同的生成多项式对接收到的数据进行计算。
    
    如果计算结果与校验码相同，则表示数据没有发生错误。
    
    如果计算结果与校验码不同，则表示数据发生了错误。
    
    CRC 具有以下优点：
    
    简单、高效。CRC 的计算比较简单，不会影响数据传输的效率。
    
    可靠性较高。CRC 可以检测多种类型的错误。
    
    CRC 的缺点是：
    
    不能纠正错误。CRC 只能检测错误，不能纠正错误。
    
    CRC 通常用于以下场景：
    
    在数据传输量较大的情况下，可以通过增加校验码的长度来提高可靠性。
    
    在数据传输过程中，信道质量较差，发生错误的概率较高。
    
    在实际应用中，CRC 通常与透明传输一起使用，以提高可靠性。
    
    差错检测：在数据传输过程中，可能会出现数据错误。数据链路层使用差错检测技术来检测数据是否有错误。如果检测到错误，则需要进行重传。
  - 多路访问控制：在同一介质上，可能会有多个节点同时发送数据。数据链路层使用多路访问控制技术来协调各个节点之间的数据传输，以避免数据冲突。
- 具体来说，数据链路层的功能可以分为以下几个方面：
  - 帧格式：数据链路层将来自网络层的数据封装成帧，帧格式包括帧头、数据和帧尾。帧头中包含了帧的控制信息，例如帧的长度、发送端和接收端的地址等。数据是帧中的数据部分。帧尾用于标识帧的结束。
  - 帧同步：在数据传输过程中，发送端和接收端需要对帧的起始位置进行同步。数据链路层使用帧同步技术来实现帧同步。
  - 流量控制：为了防止发送端发送的数据过多，导致接收端无法处理，数据链路层使用流量控制技术来控制发送端的数据发送速率。
  - 错误检测：数据链路层使用差错检测技术来检测数据是否有错误。常用的差错检测技术包括循环冗余校验（CRC）和比特反转检测（BIT）等。
  - 多路访问控制：在同一介质上，可能会有多个节点同时发送数据。数据链路层使用多路访问控制技术来协调各个节点之间的数据传输，以避免数据冲突。常用的多路访问控制技术包括载波监听多路访问（CSMA）、载波监听多路访问冲突检测（CSMA/CD）和时分多路访问（TDMA）等。
- 数据链路层是计算机网络中的一个重要层次，它为网络层提供可靠的数据传输服务。
- 透明传输
  - 在数据链路层中，透明传输是指发送端发送的数据在传输过程中，不进行任何修改，接收端接收到的数据与发送端发送的数据完全相同。
  - 在透明传输中，数据链路层不对数据进行任何处理，只负责将数据从一端传输到另一端。因此，数据链路层需要对数据的格式进行严格定义，以保证数据在传输过程中不会发生错误。
  - 透明传输的优点是简单、高效。它不需要数据链路层对数据进行任何处理，因此可以提高数据传输的效率。
  - 透明传输的缺点是可靠性较低。由于数据链路层不对数据进行任何处理，因此如果数据在传输过程中发生错误，接收端将无法检测到错误。
  - 透明传输通常用于以下场景：
    
    在同一局域网内的通信，信道质量较好，发生错误的概率较低。
    
    在数据传输量较小的情况下，可以通过增加冗余数据来提高可靠性。
  - 在实际应用中，透明传输通常与差错检测技术一起使用，以提高可靠性。

2.

点对点信道和广播信道的特点
- 点对点信道和广播信道是数据链路层中使用的两种信道类型。
- 点对点信道
  - 点对点信道是指两个节点之间进行一对一的通信。在点对点信道中，信道被通信双方独享，因此不需要进行多路访问控制。
  - 点对点信道的特点如下：
    
    通信效率高。由于信道被通信双方独享，因此不会发生冲突，可以充分利用信道的带宽。
    
    可靠性高。由于信道被通信双方独享，因此可以避免干扰，提高可靠性。
- 广播信道
  - 广播信道是指一个节点可以向所有节点发送数据。在广播信道中，信道被所有节点共享，因此需要使用多路访问控制来协调节点之间的数据发送，避免发生冲突。
  - 广播信道的特点如下：
    
    通信范围广。由于信道被所有节点共享，因此可以向所有节点发送数据。
    
    节点数量灵活。可以根据需要增加或减少节点。
- 点对点信道和广播信道的区别
  - 点对点信道和广播信道的区别主要体现在以下几个方面：
    
    特征点对点信道广播信道
    
    通信方式一对一一对多
    
    信道使用方式独享共享
    
    多路访问控制不需要需要
    
    通信效率高低
    
    可靠性高中等
    
    通信范围窄广
    
    节点数量固定灵活
- 点对点信道和广播信道在实际应用中都有广泛的应用。点对点信道通常用于需要高可靠性的应用，例如网络电话、视频会议等。广播信道通常用于需要广播范围的应用，例如电视广播、无线网络等。
两种信道所使用的协议
- 点对点信道和广播信道所使用的协议主要有以下几种：
- 点对点信道
  - PPP（Point-to-Point Protocol）：PPP 协议是用于点对点连接的标准协议。它提供数据链路层服务，包括帧格式、差错检测、流量控制等。PPP 协议广泛用于各种点对点连接，例如串行接口、以太网、光纤等。
  - HDLC（High-level Data Link Control）：HDLC 协议是用于点对点连接的另一种标准协议。它与 PPP 协议类似，提供类似的功能。HDLC 协议主要用于工业控制领域。
  - SLIP（Serial Line Internet Protocol）：SLIP 协议是用于点对点连接的简单协议。它提供较少的功能，但也足以满足简单的通信需求。SLIP 协议主要用于拨号上网等场景。
- 广播信道
  - CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）：CSMA/CD 协议是用于广播信道的一种协议。它是一种竞争型协议，允许多个节点在同一信道上发送数据。CSMA/CD 协议主要用于以太网等网络。
  - TDMA（Time Division Multiple Access）：TDMA 协议是用于广播信道的另一种协议。它是一种时分复用协议，将信道按时间划分为多个子信道，每个节点在指定的时间段内发送数据。TDMA 协议主要用于无线网络等。
  - FDMA（Frequency Division Multiple Access）：FDMA 协议是用于广播信道的第三种协议。它是一种频分复用协议，将信道按频率划分为多个子信道，每个节点使用不同的子信道发送数据。FDMA 协议主要用于卫星通信等。
- 具体选择哪种协议，需要根据具体的应用场景进行考虑。
PPP协议 CSMA/CD的特点
- PPP协议
  - PPP协议是用于点对点连接的标准协议，它提供数据链路层服务，包括帧格式、差错检测、流量控制等。PPP协议广泛用于各种点对点连接，例如串行接口、以太网、光纤等。
  - PPP协议的特点如下：
    
    协议结构简单，易于实现：PPP协议的协议结构简单，易于理解和实现。
    
    支持多种数据类型：PPP协议支持多种数据类型，包括IP数据包、AppleTalk数据包、IPX/SPX数据包等。
    
    可扩展性强：PPP协议具有良好的可扩展性，可以通过扩展协议来支持新的功能。
- CSMA/CD协议
  - CSMA/CD协议是用于广播信道的一种协议，它是一种竞争型协议，允许多个节点在同一信道上发送数据。CSMA/CD协议主要用于以太网等网络。
  - CSMA/CD协议的特点如下：
    
    简单、高效：CSMA/CD协议的实现简单，并且具有较高的效率。
    
    可靠性较高：CSMA/CD协议可以检测到数据冲突，并采取措施避免数据丢失。
    
    不适合高带宽应用：CSMA/CD协议在高带宽应用中会导致效率下降。
- 总结
  - PPP协议和CSMA/CD协议是两种常用的网络协议，它们各有优缺点。PPP协议适用于需要高可靠性和支持多种数据类型的应用场景，例如拨号上网、VPN等。CSMA/CD协议适用于需要高带宽和支持大量节点的应用场景，例如以太网等。

3.

交换机的自学习功能
- 交换机的自学习功能是指交换机在接收到数据帧时，自动学习到帧中的目的MAC地址和对应的端口号，并将这些信息保存在交换机的帧交换表中。
- 交换机的自学习功能主要有以下两个作用：
  - 建立数据转发路径：交换机通过帧交换表，可以快速查找目的MAC地址对应的端口号，从而将数据帧转发到正确的目的端口。
  - 隔离冲突域：交换机通过学习到各个端口连接的MAC地址，可以将网络划分为多个冲突域，从而提高网络的性能。
- 交换机的自学习功能通常采用以下两种算法：
  - 动态学习算法：动态学习算法是交换机自学习功能的默认算法。交换机在接收到数据帧时，会将帧中的目的MAC地址和对应的端口号记录到帧交换表中。如果交换机在帧交换表中已经存在该目的MAC地址，则会更新对应的端口号。
  - 静态学习算法：静态学习算法允许用户手动配置帧交换表。用户可以将特定的目的MAC地址和端口号配置到帧交换表中，从而提高网络的性能。
- 交换机的自学习功能是交换机的重要功能，它可以提高交换机的性能和可靠性。

4.

虚拟局域网
- vlan通信
  - 多层交换机
  - 单臂路由把f0/1 划分到vlan3 里的命令

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